DE1202817B - Device to compensate for changes in axle pressure in electrically powered traction vehicles - Google Patents

Description

Einrichtung zum Ausgleich der Achsdruckänderungen bei elektrisch angetriebenen Triebfahrzeugen Es ist bekannt, daß bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere bei Einzelachsantrieb, während des Anfahrens und Bremsens eine Achsentlastung auftritt. Besonders beim Anfahren ist diese Achsentlastung störend, weil sie eine volle Ausnutzung des Reibungsgewichtes des Fahrzeuges verhindert. Die Größe der an den einzelnen Achsen auftretenden Entlastungen bzw. zusätzlichen Belastungen richtet sich nach den geometrischen Abmessungen des Fahrzeuges, wobei nach bekannten Gesetzen die Höhe des Zughakens über der Drehzapfenhöhe und die Drehzapfenhöhe über der Schienenoberkante sowie der Drehzapfenabstand und der Drehgestellradstand eine Rolle spielen.Device to compensate for changes in axle pressure with electrically driven ones Locomotives It is known that in electrically powered vehicles, in particular In the case of single-axle drive, an axle relief occurs during start-up and braking. This axle relief is particularly annoying when starting off because it is fully utilized the frictional weight of the vehicle prevented. The size of the at each Axles occurring relief or additional loads depends on the geometric dimensions of the vehicle, according to known laws Height of the draw hook above the pivot height and the pivot height above the top edge of the rail as well as the pivot spacing and the bogie wheelbase play a role.

Es sind Einrichtungen bekannt geworden, die auf verschiedene Weise die Wirkungen der Achsentlastung zu beseitigen versuchen. In vielen Fällen handelt es sich dabei um mechanische Anordnungen, z. B. um längsverschiebliche Drehzapfen oder um Einrichtungen, bei denen eine scheinbare Verlegung des Drehzapfens in Richtung auf die Schienenoberkante erfolgt.There are bodies known to operate in various ways try to eliminate the effects of the axle relief. In many cases it acts these are mechanical arrangements, e.g. B. to longitudinally displaceable pivot pins or to establishments where there is an apparent misalignment of the pivot in the direction of takes place on the upper edge of the rail.

Auch mit elektrischen Mitteln wird in bekannter Weise ein Achslastausgleich angestrebt, beispielsweise durch Feldschwächung des die entlastete Achse antreibenden Motors oder durch Speisung der den unterschiedlich belasteten Achsen zugeordneten Fahrmotoren mit verschiedenen Spannungen. Bei einer derartigen Einrichtung werden zum Ausgleich der Achsdruckänderungen die Drehmomente der einzelnen Fahrmotoren durch Speisung mit unterschiedlichen Spannungen der jeweiligen Achsdruckänderung dadurch angepaßt, daß den Motoren der entlasteten Achsen je ein besonderer Vorschaltwiderstand zugeordnet ist. Vielfach bemißt man bei solchen Anordnungen die von den einzelnen Fahrmotoren aufzubringenden Drehmomente nach dem Gesichtspunkt, daß zu einer entlasteten Achse zwangläufig eine entsprechend mehr belastete Achse gehört, da das Gewicht des Fahrzeuges keine Änderung erfährt.Axle load compensation is also carried out in a known manner with electrical means aimed at, for example, by weakening the field of the axle driving the relieved load Motor or by supplying the axes assigned to the differently loaded axes Travel motors with different voltages. With such a facility To compensate for changes in axle pressure, the torques of the individual traction motors by feeding with different voltages of the respective axle pressure change adapted in that the motors of the relieved axes each have a special series resistor assigned. In such arrangements, one often measures that of the individual Traction motors to be applied torques from the point of view that to a relieved Axis inevitably belongs to a correspondingly more loaded axis, since the weight of the vehicle does not experience any change.

Gemäß der Erfindung wird ausgegangen von einer Einrichtung zum Ausgleich der Achsdruckänderungen bei elektrisch angetriebenen Triebfahrzeugen, bei der die Drehmomente der einzelnen Fahrmotoren durch Speisung mit unterschiedlichen Spannungen der jeweiligen Achsdruckänderung dadurch angepaßt werden, daß den Motoren der entlasteten Achsen je ein besonderer Vorschaltwiderstand zugeordnet ist. Eine solche Anordnung wird bei dieselelektrischen Fahrzeugen mit Wechselstiomgenerator gemäß der Erfindung so ausgeführt, daß die in der Generatorwicklung selbst liegenden induktiven Mittel als Widerstände dienen, wobei der Generator mit zwei in der gleichen Nut liegenden Arbeitswicklungen versehen ist, deren eine am Nutgrund liegt, so daß sie infolge der Stromverdrängung eine niedrigere Spannung liefert als die andere, nahe am Luftspalt liegende Wicklung, und daß die Fahrmotoren getrennt an die eine bzw. andere Wicklung angeschlossen sind. Die Anordnung wird hierbei erheblich vereinfacht, da die den entlasteten Motoren vorgeschalteten spannungsherabsetzenden Mittel ein Teil der Generatorwicklung selbst sind und zusätzliche Drosseln daher vermieden werden. Bei Wechselstrommaschinen tritt in jedem Falle eine Stromverdrängung infolge der Betriebsfrequenz auf, und zwar ist sie um so größer, je tiefer ein Stromleiter in der Nut liegt.According to the invention, a device for compensation is assumed the axle pressure changes in electrically powered locomotives, where the Torques of the individual traction motors by supplying them with different voltages can be adapted to the respective change in axle pressure by relieving the load on the engines A special series resistor is assigned to each axis. Such an arrangement is used in diesel-electric vehicles with an alternator according to the invention designed so that the inductive means located in the generator winding itself serve as resistors, the generator with two lying in the same groove Working windings is provided, one of which is on the groove bottom, so that they as a result the current displacement delivers a lower voltage than the other, close to the air gap horizontal winding, and that the traction motors are separated from one or the other winding are connected. The arrangement is considerably simplified because the unloaded motors upstream voltage-reducing agents are part of the Generator winding itself and additional chokes are therefore avoided. at AC machines always cause a current displacement due to the operating frequency the deeper a conductor is in the groove, the greater it is.

Dieselelektrische Fahrzeuge mit Wechsel- bzw. Drehstromgeneratoren und von ihnen über Gleichrichter gespeisten Gleichstrom-Fahrmotoren sind bekannt; die Erfindung ist jedoch nicht in der Verwendung einer solchen Anordnung an sich, sondern in der beanspruchten Ausbildung der Generatorwicklung und deren Verbindung mit den Fahrmotoren bei solchen Fahrzeugen zu sehen.Diesel-electric vehicles with alternators or three-phase alternators and DC traction motors fed by them via rectifiers are known; however, the invention is not in the use of such an arrangement per se, but in the claimed formation of the generator winding and its connection seen with the traction motors in such vehicles.

Nach der Erfindung werden unter der Annahme, daß zwei Fahrmotoren vorhanden sind, im Generator zwei voneinander getrennte Arbeitswicklungen 11, 12 gemäß F i g. 1 in jeweils einer Nut untergebracht. Dabei ist die Anordnung so gewählt, daß die eine Wicklung 11 in ihrer Gesamtheit am Nutgrund liegt, während die andere Wicklung 12 näher am Luftspalt angeordnet ist. Die beiden Fahrmotoren sind dann, je nachdem bei welchem der Motoren eine Achsentlastung zu erwarten ist, an die Arbeitswicklungen 11 bzw. 12 angeschlossen. Durch die gewählte Anordnung wird erreicht, daß der Effekt der Stromverdrängung im Wicklungssystem 11 größer ist als im Wicklungssystem 12. Dies bedeutet, daß die Wicklung 11 einen größeren, durch die Stromverdrängung hervorgerufenen Widerstand besitzt und somit bei Belastung eine kleinere Klemmenspannung liefert als die Wicklung 12. Auf diese Weise kann ein Drehmomentunterschied zwischen den an die getrennten Wicklungen angeschlossenen Fahrmotoren erreicht werden.According to the invention, assuming that two traction motors are present, two separate working windings 11, 12 according to FIG. 1 housed in one groove each. The arrangement is chosen so that one winding 11 lies in its entirety on the slot base, while the other winding 12 is arranged closer to the air gap. The two traction motors are then connected to the working windings 11 and 12, depending on which of the motors is expected to be relieved of the axle load. The selected arrangement ensures that the effect of the current displacement in the winding system 11 is greater than in the winding system 12. This means that the winding 11 has a greater resistance caused by the current displacement and thus provides a lower terminal voltage when loaded than the winding 12 In this way, a torque difference can be achieved between the traction motors connected to the separate windings.

Eine andere Möglichkeit der Verbesserung der bekannten Anordnung ist durch die weitere Erfindung gegeben. Diese bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ausgleich der Achsdruckänderungen bei elektrisch angetriebenen Triebfahrzeugen, bei der die Drehmomente der einzelnen Fahrmotoren durch Speisung mit unterschiedlichen Spannungen der jeweiligen Achsdruckänderung dadurch angepaßt werden, daß den Motoren der entlasteten Achsen je ein besonderer Vorschaltwiderstand zugeordnet ist, und besteht darin, daß bei dieselelektrischen Fahrzeugen mit Wechselstromgenerator, welcher mit verschiedenen Frequenzen betrieben wird, einem oder mehreren Fahrmotoren eine vorzugsweise abschaltbare oder steuerbare Reihendrossel vorgeschaltet ist, deren Eisenkern für die höchste Frequenz bemessen ist.Another possibility of improving the known arrangement is given by the further invention. This refers to a facility for Compensation of the axle pressure changes in electrically powered locomotives, in which the torques of the individual traction motors by feeding with different Tensions of the respective change in axle pressure can be adapted by the fact that the motors a special series resistor is assigned to each of the relieved axes, and consists in the fact that in diesel-electric vehicles with an alternator, which is operated with different frequencies, one or more traction motors a series throttle, which can preferably be switched off or controllable, is connected upstream, whose iron core is dimensioned for the highest frequency.

Bei der diese erfindungsgemäße Einrichtung darstellenden Schaltung gemäß F i g. 2 sind über Gleichrichter 4, 5 die Fahrmotoren 6, 7 an das vom Generator 1 erzeugte Drehstromsystem angeschlossen. In die Zuleitung zum Gleichrichter 4 und Fahrmotor 6 ist ein induktiver Blindwiderstand in Form einer Reihendrossel 20 oder eines Transduktors eingeschaltet. Dies hat zur Folge, daß der Fahrmotor 6 bei Belastung eine kleinere Spannung erhält und mithin ein kleineres Drehmoment erzeugt als der andere Fahrmotor 7. Zur Verkleinerung der Baugröße kann die Drossel gegebenenfalls nach der Anfahrt, d. h. wenn die Achsentlastung beseitigt ist, mittels eines Schalters 21 kurzgeschlossen werden, so daß die Kupferbelastung wegen der kurzen Einschaltdauer erhöht werden kann. Da der Generator im dieselelektrischen Betrieb mit geringer Drehzahl (Frequenz) betrieben wird, ist die Bemessung des Eisenkreises nur für die höchste Frequenz vorgenommen.In the circuit representing this device according to the invention according to FIG. 2, the traction motors 6, 7 are connected to the generator via rectifiers 4, 5 1 generated three-phase system connected. In the feed line to the rectifier 4 and Traction motor 6 is an inductive reactance in the form of a series choke 20 or of a transducer switched on. This has the consequence that the traction motor 6 when loaded receives a smaller voltage and therefore generates a smaller torque than the other drive motor 7. To reduce the size, the throttle can, if necessary after the journey, d. H. when the axle relief is removed, by means of a switch 21 are short-circuited, so that the copper load because of the short duty cycle can be increased. Since the generator in diesel-electric operation with low Speed (frequency) is operated, the dimensioning of the iron circuit is only for the highest frequency made.

Dadurch wird eine Ersparnis an Kosten und Gewicht erzielt. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Gewicht des induktiven Widerstandes klein sein kann, da gerade bei dieselelektrischen Fahrzeugen der Spannungsabfall im induktiven Widerstand mit dem Quadrat (oder mehr) der Last wächst. Bei dieselelektrischen Fahrzeugen der angegebenen Art besteht bekanntlich die Möglichkeit, die Steuerung so auszubilden, daß bei großer Last der Fahrmotoren mit hoher Dieseldrehzahl und bei kleinerer Motorlast mit entsprechend niedriger Dieseldrehzahl gearbeitet wird. Durch die hohe Drehzahl des mit dem Dieselmotor gekuppelten Generators bei großer Last ist also nicht nur die den Motoren zugeführte Stromstärke höher als bei niedriger Last, sondern bei Verwendung von Wechsel-Stromgeneratoren auch die Frequenz des Stromes. Der Spannungsabfall im induktiven Widerstand, welcher von der Stromstärke und der Höhe der Frequenz abhängig ist, ist also bei hoher Belastung- so groß, daß der Eisenkern und damit die gesamte Drossel verhältnismäßig klein ausgelegt werden kann. Um den Umstand zu berücksichtigen, daß eine Achsentlastung bei dem einen oder bei dem anderen Fahrmotor auftreten kann, wird man unter Umständen jedem Gleichrichter einen Blindwiderstand 20 mit Überbrückungsschalter 21 vorschalten und dann durch Öffnen bzw. Schließen des Überbrükkungsschalters dafür sorgen, daß die verminderte Spannung einmal dem einen bzw. dem anderen Fahrmotor zugeführt werden kann.This results in a saving in costs and weight. The invention starts from the knowledge that the weight of the inductive resistor can be small can, especially in diesel-electric vehicles, the voltage drop in the inductive Resistance increases with the square (or more) of the load. For diesel-electric vehicles of the specified type, as is well known, there is the possibility of designing the control in such a way that that with a high load of the traction motors with high diesel speed and with a smaller engine load work is carried out with a correspondingly low diesel engine speed. Because of the high speed of the generator coupled with the diesel engine at high load is not only the amperage supplied to the motors is higher than at low load, but at Use of alternating current generators also changes the frequency of the electricity. The voltage drop in inductive resistance, which depends on the current strength and the level of the frequency is dependent, is so large at high load that the iron core and thus the entire throttle can be designed to be relatively small. To the circumstance to take into account that an axle relief in one or the other traction motor can occur, each rectifier may have a reactance 20 upstream with bridging switch 21 and then by opening or closing of the bypass switch ensure that the reduced voltage once the one or the other traction motor can be supplied.

In den Ausführungsbeispielen sind Gleichstromfahrmotoren verwendet, die sich gerade bei dieselelektrischen Fahrzeugantrieben wegen der leichten Regelbarkeit bewährt haben. Grundsätzlich kann der Erfindungsgedanke aber auch bei anderen Fahrmotoren in gleicher Weise angewandt werden. Die Verwendung von Drosseln im Motorenkreis bei Triebfahrzeugen mit Wechselstromspeisung ist an sich bekannt. Ebenso ist bei den als bekannt vorausgesetzten Anordnungen bereits angeregt worden, daß z. B. durch die Größe des Vorschaltwiderstandes bestimmte Maß der Stromverschiedenheit der betreffenden Fahrmotoren den Betriebsverhältnissen anzupassen, also den Vorschaltwiderstand dementsprechend zu verändern oder diesbezüglich auch eine stetige Regelmöglichkeit vorzusehen. Durch vorliegende Erfindung sind jedoch besondere Schaltungen mit Drosselspulen und Dimensionierungsvorschriften hierfür angegeben, und zwar in Verwendung für brennkraftelektrische Fahrzeuge.In the exemplary embodiments, DC traction motors are used, which is particularly useful in diesel-electric vehicle drives because of their easy controllability have proven themselves. In principle, however, the idea of the invention can also be used with other traction motors can be applied in the same way. The use of chokes in the engine circuit in traction vehicles with alternating current supply is known per se. Likewise with the presupposed as known arrangements have already been suggested that z. B. by the size of the series resistor determines the current difference between the relevant Adapt traction motors to the operating conditions, i.e. adjust the series resistance accordingly to change or to provide a constant control option in this regard. By However, the present invention relates to special circuits with choke coils and dimensioning regulations specified for this purpose, namely in use for internal combustion electric vehicles.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Ausgleich der Achsdruckänderungen bei elektrisch angetriebenen Triebfahrzeugen, bei der die Drehmomente der einzelnen Fahrmotoren durch Speisung mit unterschiedlichen Spannungen der jeweiligen Achsdruckänderung dadurch angepaßt werden, daß den Motoren der entlasteten Achsen je ein besonderer Vorschaltwiderstand zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieselelektrischen Fahrzeugen mit Wechselstromgenerator die in der Generatorwicklung selbst liegenden induktiven Mittel als Widerstände dienen, wobei der Generator mit zwei in der gleiten Nut liegenden Arbeitswicklungen versehen ist, deren eine am Nutgrund liegt, so daß sie infolge der Stromverdrängung eine niedrigere Spannung liefert als die andere, nahe am Luftspalt liegende Wicklung, und daß die Fahrmotoren getrennt an die eine bzw. andere Wicklung angeschlossen sind. Claims: 1. Device to compensate for changes in axle pressure in the case of electrically powered locomotives, in which the torques of the individual Travel motors by supplying them with different voltages for the respective change in axle pressure be adapted in that the motors of the relieved axes each have a special Ballast resistor is assigned, characterized in that with diesel-electric Vehicles with an alternator, those in the generator winding itself inductive means serve as resistors, the generator with two in the slide Groove lying working windings is provided, one of which is on the groove bottom, so that it delivers a lower voltage than the other due to the current displacement, winding close to the air gap, and that the traction motors are separated from one another or other winding are connected. 2. Einrichtung zum Ausgleich der Achsdruckänderungen bei elektrisch angetriebenen Triebfahrzeugen, bei der die Drehmomente der einzelnen Fahrmotoren durch Speisung mit unterschiedlichen Spannungen der jeweiligen Achsdruckänderung dadurch angepaßt werden, daß den Motoren der entlasteten Achsen je ein besonderer Vorschaltwiderstand zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieselelektrischen Fahrzeugen mit Wechselstromgenerator, welcher mit verschiedenen Frequenzen betrieben wird, einem oder mehreren Fahrmotoren eine vorzugsweise abschaltbare oder steuerbare Reihendrossel vorgeschaltet ist, deren Eisenkern für die höchste Frequenz bemessen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 739 801, 951506, 846113; deutsche Auslegeschrift Nr. 1055 044; österreichische Patentschrift Nr. 201732; schweizerische Patentschrift Nr. 241342.2. Device to compensate for changes in axle pressure in the case of electrically powered locomotives, in which the torques of the individual Travel motors by supplying them with different voltages for the respective change in axle pressure be adapted in that the motors of the relieved axes each have a special Ballast resistor is assigned, characterized in that with diesel-electric Vehicles with alternating current generator, which is operated at different frequencies, one or more traction motors, a series throttle that can preferably be switched off or controlled is connected upstream, the iron core of which is dimensioned for the highest frequency. Into consideration printed publications: German Patent Specifications No. 739 801, 951506, 846113; German Auslegeschrift No. 1055 044; Austrian patent specification No. 201732; Swiss Patent No. 241342.